CN107922879A - 具有溶剂排泄区的提取器 - Google Patents

Abstract

一种浸入式提取器可具有维持溶剂池的外壳，经处理的固体材料在操作期间浸入在所述溶剂池中。一个或多个床板可定位于所述外壳内部以提供多个提取级。在一些实例中，最终床板从所述外壳中所维持的溶剂液面下方延伸到所述溶剂液面上方，使得在提取结束时固体材料从所述溶剂池输出且朝向出料口输送。所述床板可包含排泄区段，所述排泄区段定位于所述提取器中的所述溶剂液面的顶部与所述出料口之间，从而允许溶剂在通过所述出料口排放之前从所述固体材料中排泄，由此提高提取过程的效率。

Description

具有溶剂排泄区的提取器

相关申请

本申请主张2015年8月7日提交的美国临时申请第62/202,474号的优先权，所述美国临时申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开涉及溶剂提取，更具体地说，涉及液体-溶剂提取器。

背景技术

许多不同行业使用提取器来提取和回收固体内夹带的液体物质。举例来说，来自可再生有机来源的油的生产商使用提取器来从例如大豆、油菜籽、葵花籽、花生、棉籽、棕仁和玉米胚芽等油性物质中提取油。油性物质与提取器内的有机溶剂接触，使得从周围的多孔结构进入有机溶剂来提取油。作为另一实例，提取器用于从瓦片和其它石油基废料中回收沥青。通常，将石油基材料研磨成较小颗粒且随后通过提取器以使得从固体材料变为周围的有机溶剂而提取沥青。

不管提取器的用途为何，提取器的制造商和运营商一直在寻找提高其提取操作的经济效益的方法。这可能涉及控制提取器以使从给定原料回收的提取物的量最大化，同时使在提取和回收期间损失的溶剂的量最小化。这还可能涉及通过增加通过提取器的原料流动速率来使得提取器操作更难。不利的是，尝试增加通过提取器的原料流动速率通常导致提取物回收的相应减少。这可能出现在原料在提取器内没有足够的停留时间和/或增加的原料量阻止了提取溶剂与原料之间的适当互混时。

发明内容

本公开大体上涉及一种浸入式提取器，所述浸入式提取器具有含有溶剂池的外壳，经处理的固体材料在操作期间行进通过溶剂池。外壳可含有多个床板以提供表面，经处理的材料沿着所述表面行进通过提取器，且所述外壳界定不同提取级。床板中的至少一个，例如在材料行进方向上的最终床板，可从外壳中的溶剂液面下方延伸到溶剂液面上方。当经处理固体材料沿着此床板行进时，材料可行进从溶剂池离开且开始沿着无孔床板的表面将所夹带的溶剂排泄回到溶剂池中。在一些实例中，床板配置有排泄区段，例如多孔的区域，所述排泄区段始终使残留溶剂排泄通过床板而非沿着床板回流。这种配置可提高提取器系统的效率。

在一个实例中，描述包含外壳和至少一个床板的浸入式提取器。外壳配置成维持溶剂池，经处理的固体材料在提取器的操作期间浸入在所述溶剂池中。床板定位在外壳内部且提供表面，固体材料在提取器的操作期间沿着所述表面输送。实例详细说明床板从外壳中所维持的溶剂液面下方延伸到溶剂液面上方，以便输送固体材料从溶剂池离开且朝向出料口。实例还详细说明床板包含排泄区段，所述排泄区段定位于溶剂液面与出料口之间。

在另一实例中，描述一种方法，所述方法包含将经处理的固体材料输送通过浸入式提取器的溶剂池且沿着床板的表面输送经处理的固体材料，所述床板具有定位于溶剂池内部的接收端和定位于溶剂池外部的排放端。实例详细说明床板包含定位于溶剂池外部的床板的部分中的排泄区段，使得沿着床板的表面输送经处理的固体材料包括在床板的排泄区段上方输送经处理的固体材料。方法进一步涉及当经处理的固体材料在排泄区段上方输送时通过床板的排泄区段排泄经处理的固体材料中所夹带的溶剂。

随附图式和以下描述中阐述一个或多个实例的细节。其它特征、目标和优势将根据描述和图式以及权利要求书而显而易见。

附图说明

图1是可用于处理连续固体材料流的实例提取器的侧视图。

图2是根据本公开的示出实例溶剂排泄区的图1的提取器的实例配置的侧视图。

具体实施方式

一般来说，本公开涉及液体-固体逆流提取方法，所述方法能够实现从固体材料流提取一个或多个所要产品。在一些实例中，提取器从其入口到其出口输送连续材料流，而在逆流方向上从溶剂入口向溶剂出口输送溶剂。由于从其入口向其出口输送溶剂，因此所提取的液体相对于溶剂的浓度从相对小的提取物对溶剂的比率增加为相对大的提取物对溶剂的比率。类似地，由于在相对方向上输送固体材料，因此固体原料中的提取物的浓度从在入口处的相对大浓度减小为在出口处的相对小浓度。固体材料保持与提取器内的溶剂相接触的时间量(也可被称作停留时间)可例如视处理的材料和提取器的操作特征而发生变化，但将通常在15分钟到3小时(例如1小时到2小时)的范围内。

图1是可用于处理携载期望提取为溶剂的一个或多个化合物的连续固体材料流的实例提取器10的侧视图。如此实例中所示出，提取器10包含含有一个或多个提取级的外壳12，经处理的材料通过所述提取级在与提取溶剂的逆流方向上行进。外壳12包含进料口14，进料口14配置成接收携载将在提取器10内提取的提取物的连续固体材料流16。提取器10还包含出料口18，所述出料口18配置成在提取物中的一些或所有已提取到流动通过提取器的溶剂中之后排放固体材料16。

为了提供通过提取器10的溶剂流，外壳12还包含溶剂入口20，所述溶剂入口20接收不含提取物或具有相对低提取物浓度的溶剂。溶剂出口22设置在外壳12的大体上相对端上以排放已通过提取器10的溶剂。随着溶剂通过外壳12从入口20行进到出口22，溶剂从通过提取器的固体材料流16在逆流方向上流动。溶剂与提取器10内的固体材料16互混，使得由固体材料携载的提取物从固体材料转移到溶剂。因此，在操作中，具有相对低提取物浓度的溶剂在入口20处进入，而具有增加提取物浓度的溶剂在出口22处排放。同样，携载提取物的新鲜固体材料16在入口14处进入，而具有减小提取物浓度的经处理的固体材料在出口18处排放。举例来说，在固体材料16为含油材料的情况下，溶剂可从固体材料提取油，形成油提出液(提取溶剂中的油的溶液)，其通过出口22排放。

提取器10可使用任何合适的溶剂处理任何所要固体材料16。可使用提取器10处理的固体材料16的实例类型包含但不限于：油性物质，例如大豆(和/或大豆浓缩蛋白)、油菜籽、葵花籽、花生、棉籽、棕仁和玉米胚芽；含油种子和果实；含沥青材料(例如，含沥青盖屋顶瓦片，包含例如压碎矿物岩、沥青和纤维加固的集合材料)；刺激剂(例如，烟碱、咖啡碱)；苜蓿；杏仁外壳；鳀鱼粉；树皮；咖啡豆和/或渣、胡萝卜；鸡肉部分；叶绿素；二原子颗粒；鱼粉；蛇麻实；燕麦；松叶；焦油砂；香草；以及木屑和/或果肉。可用于提取固体材料16的溶剂包含但不限于丙酮、己烷、甲苯、异丙醇、醇、其它醇和水。

提取器10可操作为浸入式提取器，其中溶剂池或储液器24维持于外壳12中以在提取器内部提供所要溶剂液面。在此类应用中，固体材料16在其移动通过提取器10时浸入(例如浸没)在溶剂池24中。在一些实例中，固体材料16当行进通过提取器10时，例如除在邻近入口14和出口18之外时，保持完全浸没在溶剂池24中。在其它实例中，固体材料16在落下输送机的端和下落回到溶剂池中之前在提取器10中的不同级处的溶剂池24上方行进。作为一个实例，可使用可购自明尼苏达州(MN)明尼阿波利斯(Minneapolis)的Crown Iron Works公司的Model IV提取器来实施提取器10。

为了使固体材料16与提取器10内部的溶剂相接触，提取器具有在逆流方向上通过溶剂池24输送材料的一个或多个输送机。举例来说，在图1的配置中，提取器10具有通过外壳12内含有的溶剂池24输送固体材料16的输送机26A、26B、26C。固体材料16可沿定位于提取器10内部以界定材料床的板或托架28行进。每个床板28可界定接收端30A和排放端30B。在操作中，固体材料16可下落到床板28的接收端30A上，且随后由输送机沿着床板输送，直到到达排放端30B为止。在到达排放端30B之后，固体材料16可下落或落在床板的终端边缘上方，例如落到下部床板上。

将上部床板28的排放端30B与下部床板28的接收端30A分离的竖直距离可提供固体材料16行进通过的混合或下落区32。举例来说，例如在固体材料在重力下朝向下部床板下落时，下落离开上部床板28的排放端30B的固体材料16可与位于上部床板与下落区31中的下部床板之间的溶剂混合和相互作用。当固体材料与下落区内的溶剂互混时，固体材料16携载的所要提取物可提取到此下落区内的溶剂中。增加提取器10内的床板28的数目以及相应地床板之间的下落区的数目可增加从在提取器上处理的特定固体材料16回收的提取物的数量。

提取器10可具有在任何所要定向上布置的任何合适数目的床板28。在图1的实例中，提取器10被绘示为具有六个床板28，但提取器可具有更少床板或更多床板。另外，在此实例中，床板28布置成具有倾角，以使得床板交替地朝下和朝上倾斜。床板28可与彼此竖直和/或侧向偏移的邻近床板串联布置以提供邻近流动路径，固体材料26在通过提取器10时在所述邻近流动路径上方行进。举例来说，床板28可并联布置以界定蛇形路径，固体材料16沿着所述蛇形路径输送通过入口14与出口18之间的溶剂池24。在操作中，固体材料26可在下落到朝上倾斜的下部床板上之前沿着朝下倾斜的床板28行进，在所述朝上倾斜的下部床板点处固体材料逆转方向且在与上部床板上行进方向相反的方向上侧向和竖直行进。

在图1的实例中，固体材料16经由入口14进入提取器10且落在第一朝下倾斜的床板上。输送机26A将固体材料16从第一朝下倾斜的床板的接收端移动到第一朝下倾斜的床板的排放端，此时固体材料下落离开板，通过第一下落区到第一朝上倾斜的床板上。输送机26A将固体材料16从此第一朝上倾斜的床板的接收端移动到此床板的排放端，此时固体材料下落离开板，通过第二下落区到第二朝下倾斜的床板上。输送机26B将固体材料16从第二朝下倾斜的床板的接收端移动到此床板的排放端，此时固体材料下落离开板，通过第三下落区到第二朝上倾斜的床板上。输送机26B将固体材料16从此第二朝上倾斜的床板的接收端移动到此床板的排放端，此时固体材料下落离开板，通过第三下落区到第三朝下倾斜的床板上。输送机26C将固体材料16从第三朝下倾斜的床板的接收端移动到此床板的排放端，此时固体材料下落离开板，通过第四下落区到第三朝上倾斜的床板上。最后，输送机26C沿着此最终床板输送固体材料16从溶剂池24离开且经由出口18排放处理的固体材料。

在一些实例中，将含于外壳12内的溶剂池24分成流体互连的子池，以例如提供不同平衡提取级。举例来说，床板28可提供物理屏障，所述物理屏障将每个子池与每个邻近子池隔开且防止溶剂流动通过床板。在此类实例中，溶剂可围绕每个床板的排放端30B流动而非流动通过床板，从而允许溶剂在逆流方向上从固体材料16流动通过提取器10。除了床板28以外或代替床板28，还可使用其它物理分隔物结构来将溶剂池24隔成不同区段。

在图1的实例中，提取器10被绘示为具有四个溶剂池32A到32D。每个朝下倾斜的床板28在邻近池之间提供屏障，邻近溶剂池在分隔床板的排放端处连接。在操作中，池32A到32D中的每个溶剂池可具有不同的平均提取物对溶剂浓度比率，以提供不同的提取级。浓度比率可从最低浓度邻近溶剂入口20到最高浓度邻近溶剂或油提出液出口22渐进地增大。

输送提取器10中经处理的固体材料16从溶剂池24离开且经由输送机通过出口18排放。在图1的配置中，例如，输送机26C输送固体材料16从溶剂池24离开，朝向出口18。由经处理的固体材料16所存留的残留溶剂可在重力下排泄回到溶剂池24中。出于此原因，固体材料16朝向出口18行进所沿的最终床板或排放板28可远离溶剂池24朝上倾斜。携载有出自溶剂池的固体材料16的溶剂可沿着倾斜的床板排泄回到溶剂池中，从而帮助通过使经处理的固体材料从提取器排放而最小化从提取器10中所携载的溶剂的量。

图2是根据本公开的示出实例溶剂排泄区的图1的提取器的实例配置的侧视图。如此实例中所示出，配置成输送固体材料16从溶剂池24离开且输送到排放口18的最终床板28含有排泄区段40。排泄区段40可提供延伸通过床板28的开口，固体材料16在所述床板28上方行进。举例来说，排泄区段可以是覆盖有筛网的床板28的间隙或切口区段，所述筛网具有小于固体材料16的大小的开口。床板28在排泄区段40的任一侧上可以是实心的(例如，非穿孔的)。排泄区段40可提供交叉流动区域，由固体材料携载的夹带的溶剂可在重力下竖直下落通过所述交叉流动区域。也就是说，并不需要夹带的溶剂沿着倾斜的床板28流回到溶剂池24中，溶剂可下落通过排泄区段中的开口。从排泄区段40回收的溶剂可例如经由将排泄区段40连接到外壳12的管道返回到提取器10中的溶剂池24。

在操作中，输送机26C可输送溶剂润湿的固体材料26从溶剂池32D离开且沿着最终床板28。当输送机沿着最终床板推和/或拉材料时，输送的材料可经过且接触排泄区段40。举例来说，提取器10中的输送机(包含输送机26C)可包含侧向隔开的环状链接链条和从链条横向延伸的多个纵向隔开的刮片。固体材料26可定位于相对刮片之间且由相对刮片牵引，从而使得固体材料沿着床板横移，而不会使输送机阻挡排泄区段40上方的溶剂排泄。

通过沿着从外壳12引出的倾斜的床板使提取器10配置有排泄区段40，可增加从提取器中排放的经处理固体材料回收的溶剂的量。这样可减少需添加到提取器10的补充溶剂的量。这样还可减少在下游处理期间干燥所排放固体材料所需的能量的量。如所示出，收集导管可定位在排泄区段40下以收集排泄通过最终床板28的排泄区段的溶剂，例如以用于再循环和/或再利用。

排泄区段40在使用时可具有任何合适的长度和宽度。另外，尽管图2仅将排放床板绘示为具有单个排泄区段40，但实际上提取器床板可具有由不含穿孔的床板分隔的两个或多于两个排泄区段。在一些实例中，提取器10具有长度(例如，图2上示出的从Q到R)介于0.1米到5米，例如0.2米到3米，或0.5米到1.5米范围的排泄区段。

在使用排泄筛网实施排泄区段40时，筛网可减少在排放时固体中的液体的内含物。在无筛网的情况下，可仅在溶剂进料点之后固体从溶剂池浮现时将液体部分地留下。举例来说，相比于经处理的固体材料沿斜坡向上移动，新鲜进来的溶剂可略微更快地沿排放床板的斜坡向下流动，例如使得当固体接近出口18时降低液体百分比。通过将排泄区段40定位在排放床板28上和溶剂入口20下游，排泄区段可通过提供交叉流动来减少经处理固体材料中的溶剂夹带物，即使输送机速度(例如，链条速度)高于在材料饱和度下允许液体回流的速度，所述交叉流动也可能出现。

尽管图2上未绘示，但排泄区段40可结合抵靠覆盖排泄区段的筛网朝上导引的溶剂洗剂(液体喷雾)。此溶剂洗剂可帮助当在筛网上方朝向排放口牵引固体材料时最小化筛网间隙的堵塞。实例筛网清洗系统描述于标题为“具有筛网清洗系统的提取器(EXTRACTORWITH SCREEN WASHING SYSTEM)”第2015/0336035号美国专利公开案中，所述美国专利公开案的全部内容以引用的方式并入本文中。

已描述了各种实例。这些和其它实例在所附权利要求书的范围内。

Claims (18)

1.一种浸入式提取器，包括：

外壳，配置成维持溶剂池，经处理的固体材料在所述提取器的操作期间浸入在所述溶剂池中；以及

至少一个床板，定位于所述外壳内部且提供表面，所述固体材料在所述提取器的操作期间沿着所述表面输送；

其中所述至少一个床板从所述外壳中所维持的溶剂液面下方延伸到所述溶剂液面上方，以便使所述固体材料从所述溶剂池输出且朝向出料口输送，且

其中所述至少一个床板包括排泄区段，所述排泄区段定位于所述溶剂液面与所述出料口之间。

2.根据权利要求1所述的浸入式提取器，其中所述排泄区段包括筛网，所述筛网覆盖溶剂能够排泄通过的所述至少一个床板中的开口。

3.根据权利要求2所述的浸入式提取器，其中所述开口具有范围介于0.1米到5米的长度。

4.根据权利要求2所述的浸入式提取器，进一步包括喷淋器，所述喷淋器配置成导引抵靠覆盖所述排泄区段的所述筛网朝上导引的溶剂。

5.根据权利要求1所述的浸入式提取器，其中所述至少一个床板是在经处理的所述固体材料的行进方向上的所述浸入式提取器中的最终床板，且所述最终床板定位于溶剂入口与所述出料口之间。

6.根据权利要求5所述的浸入式提取器，其中所述溶剂入口定位成导引所述最终床板上的进来的溶剂，从而使所述进来的溶剂在与固体材料沿着所述最终床板从所述溶剂池输出的方向相反的方向上流入所述溶剂池中。

7.根据权利要求1所述的浸入式提取器，进一步包括输送机，所述输送机可操作成沿着所述至少一个床板且在所述排泄区段上方输送经处理的所述固体材料。

8.根据权利要求1所述的浸入式提取器，其中所述至少一个床板远离所述溶剂池朝上倾斜，使得由沿着所述床板行进的固体所携载的溶剂配置成在重力下排泄回到所述溶剂池中。

9.根据权利要求8所述的浸入式提取器，其中所述至少一个床板相对于地面成范围介于20度到60度的角度朝上倾斜。

10.根据权利要求1所述的浸入式提取器，进一步包括管道，所述管道与所述排泄区段流体连通以收集和输送排泄的溶剂。

11.一种方法，包括：

将经处理的固体材料输送通过浸入式提取器的溶剂池，

沿着床板的表面输送经处理的所述固体材料，所述床板具有定位于所述溶剂池内部的接收端和定位于所述溶剂池外部的排放端，

其中所述床板包含定位于所述溶剂池外部的所述床板的部分中的排泄区段，使得沿着所述床板的所述表面输送经处理的所述固体材料包括在所述床板的所述排泄区段上方输送经处理的所述固体材料，以及

当在所述排泄区段上方输送经处理的所述固体材料时通过所述床板的所述排泄区段排泄经处理的所述固体材料中所夹带的溶剂。

12.根据权利要求11所述的方法，其中在所述床板的所述排泄区段上方输送经处理的所述固体材料包括在覆盖所述床板的开口的筛网上方输送经处理的所述固体材料，使得溶剂能够在重力下通过所述筛网中的开口排泄。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述开口具有范围介于0.1米到5米的长度。

14.根据权利要求12所述的方法，进一步包括抵靠所述筛网的底表面朝上喷淋溶剂以帮助防止所述筛网的堵塞。

15.根据权利要求11所述的方法，沿着床板的所述表面输送经处理的所述固体材料包括沿着所述床板的向上斜坡输送经处理的所述固体材料，使得由沿着所述床板行进的固体所携载的溶剂在重力下朝下排泄回到所述溶剂池中。

16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括将进来的溶剂引入到所述床板上，使得所述进来的溶剂在与固体材料沿着所述床板从所述溶剂池输出的方向相反的方向上流入所述溶剂池中。

17.根据权利要求15所述的方法，其中所述床板相对于地面成范围介于20度到60度的角度朝上倾斜。

18.根据权利要求11所述的方法，进一步包括使通过所述排泄区段排泄的溶剂再循环回到所述浸入式提取器。